2021届高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律实验探究加速度与物体受力物体质量的关系课件沪科版

1、实验探究加速度与物体受力、物体质量的关系实验探究加速度与物体受力、物体质量的关系、基本原理与操作基本原理与操作装置及器材装置及器材操作要领操作要领 1.平衡摩擦力：不悬挂小盘，但小车连着纸带；不重复平衡摩擦力。平衡摩擦力：不悬挂小盘，但小车连着纸带；不重复平衡摩擦力。2.实验条件：实验条件：mm，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。3.一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑靠近打点计时器，并应先接通电源，后放

2、开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。轮前按住小车。4.作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位，这样作作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。二、数据处理及实验结论二、数据处理及实验结论1.计算加速度计算加速度：根据纸带上的点利用：根据纸带上的点利用xat2及逐差法求及逐差法求a。2.作图象找关系作图象找关系(1)作作af的图象，若这些点在一条直线上，如图的图象，若这些点在一条直线上，如图1甲所示，证明了加速度与力成甲所示，证明了加速度与力成正比。正比。图图1图图2教材原型实验教材

3、原型实验命题角度命题角度 实验操作与误差分析实验操作与误差分析【例【例1】 (2019广东实验中学模拟广东实验中学模拟)某实验小组利用如图某实验小组利用如图3所示的装置所示的装置“探究加速度与探究加速度与力、质量的关系力、质量的关系”。图图3(1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要_、_。 (2)下列做法正确的是下列做法正确的是_。a.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行

4、调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行b.在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小车上轮拴在小车上c.实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源d.通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度图图4解析解析(1)实验中需要用托盘和砝码的总重力表示小车受到的拉力，需测量托盘的质实验中需要用托盘和砝码的总重力表示小车受到的拉力，需测量托盘的质量，所以还需要天平。实验中需要用刻度

5、尺测量纸带上点迹间的距离，从而得出加量，所以还需要天平。实验中需要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离，从而得出加速度，所以还需要刻度尺。速度，所以还需要刻度尺。(2)平衡摩擦力时应系上纸带，不能挂托盘；调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与平衡摩擦力时应系上纸带，不能挂托盘；调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，长木板保持平行，a项正确，项正确，b项错误；平衡摩擦力后细绳与木板平行，且托盘和砝项错误；平衡摩擦力后细绳与木板平行，且托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量时，托盘和砝码的总重力近似等于小车码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量时，托盘和砝码的总重力近似等于小车和车上砝码

6、受到的合外力，和车上砝码受到的合外力，e项正确；实验时应该先接通电源，后释放小车，使得项正确；实验时应该先接通电源，后释放小车，使得纸带上点迹多一些，以便于测量加速度，还要多测几组数据减小偶然误差，纸带上点迹多一些，以便于测量加速度，还要多测几组数据减小偶然误差，c项错项错误；通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜角度，误；通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜角度，d项正项正确。确。答案答案(1)天平刻度尺天平刻度尺(2)ade(3)反比过大反比过大命题角度命题角度 实验数据的处理实验数据的处理【例【例2】 用如图用如图5甲所示的装置探究加速度与物体受甲所

7、示的装置探究加速度与物体受力、物体质量的关系。力、物体质量的关系。 (1)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。纸带上标出了连续的纸带上标出了连续的3个计数点个计数点a、b、c，相邻计，相邻计数点之间还有数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频个点没有标出。打点计时器接在频率为率为50 hz的交流电源上。则打点计时器打的交流电源上。则打点计时器打b点时，点时，小车的速度小车的速度vb_m/s。多测几个点的速度。多测几个点的速度做出做出vt图象，就可以算出小车的加速度。图象，就可以算出小车的加速度。图图5(2)为研究加速度和力的关系，要保证小车的质量

8、不变。为研究加速度和力的关系，要保证小车的质量不变。答案答案(1)0.44(0.430.45均可均可)(2)小车小车(3)c实验拓展创新实验拓展创新命题角度命题角度 实验器材的改进实验器材的改进【例【例1】 在用在用dis研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图6a所示的实所示的实验装置。重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器验装置。重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器(发射器发射器)随小车一起沿倾斜轨随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器道运动，位移传感器(接收器接收器)固定在轨道一端。实验时将重物的重力作为拉力固定在轨道一端。实验时将重物

9、的重力作为拉力f，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据：改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据：a/(ms2)2.012.984.025.01f/n1.002.003.004.00图图6(1)在图在图c所示的坐标纸上作出小车加速度所示的坐标纸上作出小车加速度a随拉力随拉力f变化的图线。变化的图线。(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处_。(3)如果实验时，在小车和重物之间接一不计质量的微型力传感器来测量拉力如果实验时，在小车和重物之间接一不计质量的微型力传感器来测量拉力f，实，实验装置如图验装置如图b所示，从理论上分析，该实

10、验图线的斜率与所示，从理论上分析，该实验图线的斜率与(1)中所得图线的斜率相比中所得图线的斜率相比将将_。(填填“变大变大”“”“变小变小”或或“不变不变”)解析解析(1)根据已知数据，画出小车加速度根据已知数据，画出小车加速度a和拉力和拉力f的关系图线如图所示。的关系图线如图所示。(2)由图象可知，当小车拉力为零时，已经产生了加速度，故在操作过程中轨道的倾由图象可知，当小车拉力为零时，已经产生了加速度，故在操作过程中轨道的倾角过大，平衡摩擦力过度。角过大，平衡摩擦力过度。答案答案(1)见解析图见解析图(2)轨道倾角过大轨道倾角过大(或平衡摩擦力过度或平衡摩擦力过度)(3)变大变大命题角度命题

11、角度 实验情景的拓展实验情景的拓展【例【例2】 为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图7所示所示的实验装置，其中的实验装置，其中m为小车的质量，为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，为砂和砂桶的总质量，m0为滑轮的质量。为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。图图7(1)实验时，一定要进行的操作是实验时，一定要进行的操作是_。a.用天平测出砂和砂桶的总质量用天平测出砂和砂桶的总质量b.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力c.小车靠近打点计

12、时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数感器的示数d.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量远小于小车的质量m(2)甲同学在实验中得到如图甲同学在实验中得到如图8所示的一条纸带所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出两计数点间还有四个点没有画出)，已，已知打点计时器采用的是频率为知打点计时器采用的是频率为50 hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_m/s2(结果保留结果保留3位有效数字

13、位有效数字)。图图8(3)甲同学以力传感器的示数甲同学以力传感器的示数f为横坐标，加速度为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的为纵坐标，画出的af图线是一条图线是一条直线，如图直线，如图9所示，图线与横坐标的夹角为所示，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为，求得图线的斜率为k，则小车的质量，则小车的质量m_。图图9图图10(4)乙同学根据测量数据作出如图乙同学根据测量数据作出如图10所示的所示的af图线，该同学做实验时存在的问题是图线，该同学做实验时存在的问题是_。解析解析(1)验证牛顿第二定律的实验原理是验证牛顿第二定律的实验原理是fma，本题绳中拉力可以由力传感器测，本题绳中拉力可以由力传感

14、器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使砂和砂桶的总质量出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使砂和砂桶的总质量m远小于远小于小车的质量小车的质量m，a、d错误；用力传感器测量绳子的拉力，则力传感器示数的错误；用力传感器测量绳子的拉力，则力传感器示数的2倍等倍等于小车受到的合外力大小，需要平衡摩擦力，于小车受到的合外力大小，需要平衡摩擦力，b正确；释放小车之前应先接通电源，正确；释放小车之前应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，该实验还需要记录力传感器的示数，待打点稳定后再释放小车，该实验还需要记录力传感器的示数，c正确。正确。(4)图线在图线在f轴上的截距不为零，说明力传

15、感器显示有拉力时，小车仍然静止，这是轴上的截距不为零，说明力传感器显示有拉力时，小车仍然静止，这是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够造成的。没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够造成的。答案答案(1)bc(2)2.00(3)c(4)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够命题角度命题角度 实验目的的变更实验目的的变更【例【例3】 (2019全国卷全国卷，22)如图如图11(a)，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 hz的交流电源、纸带等。回答下列问题：的交流电源、纸带等。回答下列问题：(a)图图11(1)铁块与木板间动摩擦因数铁块与木板间动摩擦因数_(用木板与水平面的夹角用木板与水平面的夹角、重力加速度、重力加速度g和铁块下滑的加速度和铁块下滑的加速度a表示表示)。(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使某次实验时，调整木板与水平面的夹角使30。接通电源，开启打点计时器，。接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如释放铁块，铁块